面向高職師資的智能網(wǎng)聯(lián)汽車1+X證書中級培訓(xùn)實(shí)踐與探索

劉淼　孫勇　呂丕華　徐向陽　張輝

摘 要：智能化與網(wǎng)聯(lián)化的深度融合成為我國智能汽車的重要發(fā)展方向，越來越多的高職院校開始注重對智能網(wǎng)聯(lián)汽車方向相關(guān)人才的培養(yǎng)，開設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車方向的相關(guān)課程。為解決大多數(shù)高職院校的授課教師沒有智能化與網(wǎng)聯(lián)化學(xué)科的知識背景，無法勝任智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)課程的教學(xué)任務(wù)問題，中德諾浩教育科技股份有限公司與北京航空航天大學(xué)合作在“1+X”證書制度的背景下開展面對高職院校的中級師資培訓(xùn)工作。培訓(xùn)以北航“智能無人電動汽車教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺”為教學(xué)平臺，采用以任務(wù)為導(dǎo)向的培訓(xùn)方法提供系統(tǒng)化的智能網(wǎng)聯(lián)汽車課程，幫助參訓(xùn)老師快速建立起對智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)硬件的基本認(rèn)識，帶領(lǐng)參訓(xùn)老師了解部分智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)方法。最后，經(jīng)過本次參訓(xùn)老師在參訓(xùn)后所給出的反饋可知，本次中級師資培訓(xùn)得到了參訓(xùn)教師的高度認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車 高職院校 “1+X”證書制度 中級師資培訓(xùn)

1 引言

智能汽車有望成為汽車轉(zhuǎn)型升級搶占先機(jī)、發(fā)展的突破口[1-3]。目前，我國汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從高增長階段逐步轉(zhuǎn)向增速趨緩的常態(tài)化階段，汽車產(chǎn)業(yè)整體面臨著市場競爭加劇、潛在的產(chǎn)能過剩、自主品牌整車?yán)麧櫟?、?chuàng)新突破緩慢等問題。智能汽車作為制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、ICT行業(yè)等產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)物，代表了行業(yè)發(fā)展的主流方向。智能汽車既對汽車產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域體系帶來沖擊，又蘊(yùn)育了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的難得機(jī)遇，新的市場需求、產(chǎn)品屬性、生產(chǎn)方式和商業(yè)模式將重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，給我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來難得的歷史機(jī)遇。

面對機(jī)遇，智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的各領(lǐng)域人才需求旺盛，并呈現(xiàn)嚴(yán)重緊缺的現(xiàn)象[4-5]。在此背景下，各大高校及其他教育組織等相繼推出了相關(guān)政策，高職院校作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要陣地同樣也不例外，但其所面臨的挑戰(zhàn)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他教育組織，其中最主要的就是如何改變傳統(tǒng)的教育方法，構(gòu)建一支專業(yè)技術(shù)過硬的師資團(tuán)隊(duì)。在文獻(xiàn)[6]中，作者提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)方案，具有一定的借鑒意義，但大多數(shù)職業(yè)院校老師為機(jī)械專業(yè)出身，可以教授自動化及通信類知識的老師極為稀缺。

為幫助各大職業(yè)院校打造技術(shù)過硬的智能網(wǎng)聯(lián)汽車師資團(tuán)隊(duì)，中德諾浩教育科技股份有限公司（以下簡稱中德諾浩）設(shè)計(jì)制定了“智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運(yùn)維”、“商用車銷售服務(wù)”兩個(gè)“1+X”國家職業(yè)技能等級證書的標(biāo)準(zhǔn)，并成為第三批教育部“1+X”證書制度試點(diǎn)單位之一[7]。為推進(jìn)“1+X”證書制度試點(diǎn)工作，增加教師和學(xué)生在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面的“X”技能，中德諾浩與北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張輝教授團(tuán)隊(duì)合作，于2020年9月-11月在安徽機(jī)電技師學(xué)院舉辦智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運(yùn)維“1+X”證書中級師資培訓(xùn)。

2 培訓(xùn)單位介紹

本次智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運(yùn)維中級師資培訓(xùn)由中德諾浩（北京）教育科技股份有限公司舉辦，北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院提供教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)平臺和教學(xué)師資等方面的支持。中德諾浩（北京）教育科技股份有限公司成立于2003年，目前已發(fā)展成為國內(nèi)領(lǐng)先的“汽車職業(yè)教育+互聯(lián)網(wǎng)”的教育服務(wù)企業(yè)，自成立以來為我國汽車產(chǎn)業(yè)培育了大量技術(shù)能力過硬的師資隊(duì)伍[8]。北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院在智能網(wǎng)聯(lián)汽車教育方面積攢了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并與百度公司聯(lián)合辦學(xué)，于2019年成立國內(nèi)首個(gè)自動駕駛工程碩士專業(yè)方向。同時(shí)，北京航空航天大學(xué)與百度公司和清華大學(xué)牽頭成立“信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟”智能駕駛協(xié)同育人工作委員會，并多次參與組織新工科自動駕駛教師培訓(xùn)當(dāng)中?；诒焙皆谥悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車教育領(lǐng)域和中德諾浩在職業(yè)教育領(lǐng)域前期豐富的經(jīng)驗(yàn)，針對本次中級師資培訓(xùn)，定制開發(fā)了相關(guān)課程和實(shí)驗(yàn)平臺，共同為參訓(xùn)教師提供理論課程與工程實(shí)踐相結(jié)合的中級智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運(yùn)維師資培訓(xùn)課程。

2.1 參訓(xùn)老師

本次中級師資培訓(xùn)一周為一期，共8期，總共8周。其中報(bào)名參訓(xùn)的高職院校老師數(shù)量共有1408人，除我國臺灣省參訓(xùn)人數(shù)為0之外，其余省份都有高職院校老師報(bào)名參訓(xùn)，具體分布如圖1所示。從分布圖中可以看出由于本次培訓(xùn)地點(diǎn)為安徽機(jī)電技師學(xué)院，安徽周邊省份參訓(xùn)人員較多，安徽省、江蘇省及山東省參訓(xùn)人數(shù)都突破百人。從數(shù)據(jù)分布也可以看出安徽省周邊對智能網(wǎng)聯(lián)汽車職業(yè)教育的重視。

2.2 實(shí)訓(xùn)平臺

本次師資培訓(xùn)采用北航“智能無人電動汽車教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺”作為智能網(wǎng)聯(lián)教學(xué)車，如圖2所示?！爸悄軣o人電動汽車教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺”由北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院張輝教授團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年實(shí)踐完成，其底盤控制核心技術(shù)源自于2016年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)[9]（前置前驅(qū)8擋自動變速器（8AT）研究及產(chǎn)業(yè)化）技術(shù)團(tuán)隊(duì)，確保了技術(shù)的先進(jìn)性和產(chǎn)業(yè)化的可行性。團(tuán)隊(duì)成員包括張輝、徐向陽、王建、徐國艷等。本實(shí)驗(yàn)平臺的功能和特色概括如下：

1）全自主化的汽車造型、汽車電動線控底盤和汽車智能無人功能的設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)不同課程的特色快速開展教學(xué)實(shí)踐。

2）汽車電動線控底盤采用車規(guī)級的核心零部件，配置了電驅(qū)動、電液復(fù)合制動、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和自主開發(fā)的可刷寫底盤控制器。

3）底盤線束連接整齊安全可靠，并伴有異常情況診斷與提示;除此之外，電池采用抽拉式模塊化設(shè)計(jì)，可快速換電，提供5v，12v，24v，48v直流電和220v交流電輸出。

4）實(shí)驗(yàn)平臺配有高性能車載計(jì)算平臺，支持GPU高端顯卡的工業(yè)級寬溫型車載嵌入式工控機(jī)，其強(qiáng)大的處理器和GPU與高速的內(nèi)存、儲存配合，完全具備實(shí)現(xiàn)自動駕駛相應(yīng)功能的計(jì)算處理?xiàng)l件。

5）在智能車感知方面，配有車規(guī)級的激光雷達(dá)、組合慣導(dǎo)、超聲波雷達(dá)、高清相機(jī)等自動駕駛常用傳感器，其單個(gè)傳感器與電動線控底盤和高性能車載計(jì)算平臺的連接線束進(jìn)行整理并伴有故障診斷盒，可通過使用故障診斷盒快速檢測出存在故障的傳感器。

6）軟件設(shè)計(jì)方面，采用Linux Ubuntu系統(tǒng)，基于ROS操作系統(tǒng)與Apollo平臺開發(fā)，其開源的開發(fā)系統(tǒng)保障了強(qiáng)大的兼容性和豐富的開發(fā)功能。

7）針對車輛工程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了滿足汽車底盤控制、汽車設(shè)計(jì)、電動汽車動力系統(tǒng)優(yōu)化、智能無人感知及決策的實(shí)驗(yàn)。

8）“智能無人電動汽車教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺”還配有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等配套輔助產(chǎn)品并提供二次開發(fā)技術(shù)支持，可以很好的滿足各高校對自動駕駛相關(guān)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，并且在現(xiàn)有功能教學(xué)的基礎(chǔ)上支持各高校對于新功能的自主研發(fā)和新教學(xué)形式的自主設(shè)計(jì)，打造全新的滿足其本校需求的全新教學(xué)模式。

3 課程培訓(xùn)

本次中級師資培訓(xùn)考慮到各位老師的專業(yè)領(lǐng)域及知識水平不同，采用項(xiàng)目和問題引導(dǎo)相結(jié)合的教學(xué)方法[10-12]，以任務(wù)為導(dǎo)向?qū)Ω魑焕蠋熯M(jìn)行系統(tǒng)化培訓(xùn)，并以問題引導(dǎo)相結(jié)合為導(dǎo)向?qū)Ω魑粎⒂?xùn)老師進(jìn)行最終的考核。在中級師資培訓(xùn)中設(shè)置了8個(gè)項(xiàng)目，如表1所示。

3.1 基礎(chǔ)項(xiàng)目

項(xiàng)目一、項(xiàng)目二和項(xiàng)目三分別為本次中級師資培訓(xùn)的基礎(chǔ)項(xiàng)目。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在進(jìn)行智能傳感器、計(jì)算平臺、智能座艙系統(tǒng)、底盤線控執(zhí)行系統(tǒng)等部件的裝配、檢測過程中，為保障人身安全和設(shè)備安全，需建立安全用電的意識，嚴(yán)格按照操作規(guī)程完成作業(yè)。為此本次培訓(xùn)設(shè)有項(xiàng)目一，其包含健康安全知識、工具設(shè)備的使用和工藝技術(shù)文件識讀三項(xiàng)任務(wù)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器安裝與調(diào)試以電工電子技術(shù)為基礎(chǔ)，認(rèn)知直流電路、正弦交流電路的理論知識和運(yùn)算基礎(chǔ)，熟悉基本半導(dǎo)體元件、三極管放大電路、開關(guān)電路的特點(diǎn)及在汽車上的應(yīng)用，培養(yǎng)參訓(xùn)老師的電路分析和實(shí)踐能力，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下必要的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。為此本次培訓(xùn)設(shè)有項(xiàng)目二其包含元器件的識別與檢測、焊接、組裝工具的使用和電路圖識讀及電路焊接三項(xiàng)任務(wù)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器在安裝時(shí)同時(shí)也涉及了大量的機(jī)械基礎(chǔ)知識，考慮到大部分參訓(xùn)老師為機(jī)械專業(yè)出身，本次僅在項(xiàng)目三中設(shè)有機(jī)械制圖方法及國家標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知、裝配圖和裝配工藝文件識讀、公差和配合認(rèn)知、工程材料的辨識四項(xiàng)任務(wù)，且理論教學(xué)較少。

3.2 核心項(xiàng)目

在本此中級培訓(xùn)中，核心項(xiàng)目主要為項(xiàng)目四、項(xiàng)目五、項(xiàng)目六、項(xiàng)目七與項(xiàng)目八，分別為各傳感器的安裝與簡單調(diào)試，其中傳感器包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、組合慣導(dǎo)及視覺傳感器。每個(gè)項(xiàng)目針對某一單個(gè)傳感器設(shè)有其相對應(yīng)的任務(wù)，參訓(xùn)老師隨著任務(wù)的不斷深入會對自動駕駛相關(guān)傳感器有更加清晰的認(rèn)識，并學(xué)習(xí)到各傳感器的安裝方法，在培訓(xùn)老師的帶領(lǐng)下完成簡單的標(biāo)定以及調(diào)試工作，培訓(xùn)現(xiàn)場如圖3所示。

4 高級課程功能演示

在中級師資培訓(xùn)課程結(jié)束后，設(shè)有約3個(gè)小時(shí)的時(shí)間讓各位參訓(xùn)老師體驗(yàn)高級課程中所涉及的各自動駕駛輔助功能，其中包括自動緊急制動、室內(nèi)激光建圖與定位、盲點(diǎn)監(jiān)測、障礙物檢測及障礙物繞避、車道保持及車道偏離預(yù)警、室外組合慣導(dǎo)定位、自動循跡、交通標(biāo)志燈與交通標(biāo)志牌識別和自主泊車等功能。各位參訓(xùn)老師可上車進(jìn)行親身體驗(yàn)，也可根據(jù)自己所感興趣的領(lǐng)域相互討論與提問。通過此環(huán)節(jié)各位參訓(xùn)老師在充分認(rèn)識到各傳感器實(shí)際應(yīng)用的同時(shí)，也提升了各位參訓(xùn)老師對高級課程的感興趣程度，演示現(xiàn)場如圖4所示。

5 總結(jié)與展望

每期培訓(xùn)結(jié)束后將對每位參訓(xùn)老師進(jìn)行問卷調(diào)查并進(jìn)行隨機(jī)采訪，問卷調(diào)查顯示各位參訓(xùn)老師對本次智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運(yùn)維“1+X”證書中級師資培訓(xùn)給出了一致好評，并表示希望將本次培訓(xùn)所用實(shí)訓(xùn)平臺運(yùn)用到其學(xué)校的智能網(wǎng)聯(lián)汽車的教學(xué)中。同時(shí)，我們在本次中級培訓(xùn)中也遇到了一些問題，比如實(shí)訓(xùn)平臺較少，由于一些參訓(xùn)老師興趣比較濃厚，在實(shí)操與最后的功能演示及討論階段存在實(shí)訓(xùn)平臺數(shù)量不足的情況等，針對這些情況我們將在高級課程培訓(xùn)中增加實(shí)訓(xùn)平臺數(shù)量，并不斷優(yōu)化我們的培訓(xùn)流程，努力使每位參訓(xùn)老師都能有充足的機(jī)會去直接接觸本實(shí)訓(xùn)平臺并盡力滿足不同區(qū)域參訓(xùn)老師的不同需求。

本次中級課程培訓(xùn)結(jié)束后，我們將隨即進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)汽車檢測與運(yùn)維“1+X”證書高級師資培訓(xùn)，繼續(xù)投身于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的培訓(xùn)教育中且逐漸深入。除此之外，我們也將在未來推出適合于本課程培訓(xùn)的線上仿真平臺來服務(wù)于每位參訓(xùn)老師。

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[8]中德諾浩官方網(wǎng)站，http：//www.knowhowedu.com.

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